基于蓝牙技术的智能化家居应用设计

题． 目前 家庭环境 中应用 比较 广 泛的技 术 主要有 Ｈ ｍ Ｒ ，０ ． ｌ ， —Ｆ 以及无 线 蓝牙 技 术构 建 家 庭局 ｏ ｅ Ｆ ８２ １ｇ Ｗｉ ｉ
域 网 ． 们 可 以将 家 用 电 器 如 电 视 机 、 水 器 和 微 波 炉 等 和 照 明 装 饰 灯 具 有 效 地 组 合 在 一 个 智 能 家 庭 网 络 我 热
码、 变换后 经 由相应 的驱 动 电路 隔 离和放 大 ， 然后 控制 对 应 的 被 控对 象 动作 ． 由于 接 收机 用 于 控 制 家 用 电
器设 备 ， 以接 收机 的供 电 由市 电提 供 ， 所 这样 可 以使从 设 备 一 直 处 于 待机 状 态 ， 轻用 户 因使 用 电池 带 来 减
通过 一个符 合 Ｕ Ｂ ． 格 的 Ｕ Ｂ接 口或一个 Ｕ Ｒ ／ Ｃ Ｓ ２ ０规 Ｓ Ａ Ｔ Ｐ Ｍ接 口来 实 现 模块 和主 机控 制 器 之 问 的通 信 ． 它
收稿 日期 ：０ ９—１ ２０ ０—１ ０
作者 简 介 ： 晴兰 （９４一）女 ， 苏 常 州 人 ， 士 ， 师 ， 究 方 向 ： 子 与 通 讯 、 罗 １７ ， 江 硕 讲 研 电 自动控 制
１３ 接 收 机 的 设 计 ．
接 收机 是蓝 牙 的从设 备 ， 据 指令 特点 ， 根 每个 接 收机 可 以控 制 １ ３个 电器设 备 的开关 ， 于 一般 的家 居 对
来 说完 全 可 以满 足其 实 际 需 要 ． 遥控 接 收机 的组 成 原 理框 图 如 图 ２ 蓝牙 模 块 与微 控制 器 相 连 ， 牙 模 块 ， 蓝 收 到 的遥 控 发射 机发 出 的含 有遥 控 指令 编码 信息 的 数据 传 给 微 控 制 器 ； 由微 控 制 器 对该 指 令 编 码 进 行 译
点， 它具 有硬 件 实现 的 Ｓ ＩＳ ｕ／２ Ｐ、 ＭＢ ｓ ＩＣ和 ２ Ｕ Ｒ 个 Ａ Ｔ串行接 口； ５个 通 用 的 ｌ 有 ６位定 时 器 ； 片 内看 门狗 有 定 时 器等 ． 一。 ［ 】
１２ 主 控 系统 的 设 计 ．
主控 电路 由 ２个模 块 组成 ： 片机 控制 模块 和蓝 牙模 块 ， 中单 片机 控 制模 块 包括 Ｃ ０ Ｉ ０ ０芯 片 和 单 其 ８５ Ｆ ２
器组 合在一 起 ， 现智能 化家 居 管理 ． 实
１ 系 统 硬 件 设 计
为 了使家居 内部 电器 实现智 能化 管理 ， 可根 据实际 情 况 ， 以节 约成 本 和操 作便 利 为 目标 ， 整 个住 宅 将 区域设 为一个 可控 的微 微 网络 ， 如果 住宅 面积较 大可 以考 虑增强 其 发射 功率 ． 每个 房间安 装一 个蓝 牙从设
备 之 间 的 短距 离 无 线 数 据 信 息 的 传 递 ， 现 现 代 家 居 的智 能 化 控 制 ． 统 采 用 了 基 于 Ｒ Ｋ Ｏ０７蓝 牙 芯 片 与 Ｃ ０ １００单 实 系 Ｏ Ｉ１０ ８５ Ｆ２
片 机 的 系统 集 成 、 过 主 控 系 统 和 接 收 机 系 统 协 同工 作 来具 体实 现 ， 系 统 还 便 于 功能 的扩 展 ． 通 本 关键 词 ： 线 蓝牙 ； 微 网 ； 能 家 居 ； Ｕ 无 微 智 ＭＣ 中 图分 类 号 ： Ｐ １ ． Ｔ ３ １１ ３ 文献标识码 ： Ａ 文章 编 号 ：０ ８ ９ Ｘ ２ ０ ）０—０ ５ —０ １０ —２ ３ （ ０ ９ １ ００ ４
第 ２ 卷 第 ｌ 期 ９ Ｏ
２０ ０ ９年 ｌ ２月
绍
兴
文
理
学
院
学
报
Ｖ（ ． ９ Ｎｏ． Ｏ ）２ １ １
Ｄｅ ２ Ｏ ｃ． ０ ９
Ｊ ＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＳＨＡ０ＸＩ ＮＧ ＵＮＩ ＶＥＲＳＴＹ Ｉ
基 于 蓝 牙 技术 的智 能 化家 居 应 用设 计
罗 晴 兰 ２ ，
成， 帧头字 段 占 ４字节 ， 由于微 微 网中从设 备 只能有 ７个 处 于 活 动 状 态 ， 以 指令 数 据 格 式设 计 为 ２个字 所 节 ， ３位用 于表 示从 设备 号 ， ｌ 前 后 ３位用 于表 示 每 一 个从 设 备控 制 的 开关 量 ， 最多 可 以控 制 １ ３个 电 器 的
备 模块 ， 于与 主控设 备之 间通 信 ， 过智 能控制 机构 完成 本 房 间所 有 电器 没备 的控 制 ． 用 通 由于一 个 微 微 网 最 多不能 超过 ８ ， 个 去掉 一个 主控设 备外 该 没 有 多 对
大 问题 ． 了使设计 便利 ， 系统 的所 有设备 都连接 在一 个微微 网 内部 ， 体上分 成两 部分 ： 为 本 总 一部 分是 由作
第 ｌ 期 ０
罗 晴 兰 ： 于蓝 牙 技 术 的 智 能 化 家 居 应 用设 计 基
５ １
的 Ｖ Ｃ电源典 型值 为 ３ ３ Ｒ Ｋ ０ ０ ７符合 蓝牙 １ １ 范要 求 ， Ｃ ．Ｖ． Ｏ １ １０ ．规 支持 多操 作 点工 作 方式 ， 且 通过 了 Ｆ Ｃ 并 Ｃ
和 Ｅ Ｓ 认 可 ． 一］ ＴＩ （
为主控设 备 的无线 遥控发 射机 组成 ， 一部分是 由用 于控 制房 间 所有 电器 设备 的无线 接收 机组成 ． 系统 另 本
的 硬 件 部 分 主要 由 Ｒ Ｋ ０ ０７蓝 牙 芯 片 和 Ｃ ０ １０ ０单 片 机 以 及 必 要 的 外 围 电路 组 成 ． Ｏ １ １０ ８５ Ｆ ２ １ １ Ｒ Ｋ ０ ０７蓝 牙 芯 片 和 Ｃ ０ １ ００单 片 机 的 特 点 ． Ｏ １ １０ ８５ Ｆ ２ Ｊ
Ｒ Ｋ Ｏ ０ ７是 Ｅｉ ｓｎ公 司生产 的一 种在 电子设 备 中实现 蓝 牙功 能 的短距离 通信模 块 ． 蓝牙 模块 是 Ｏ Ｉ１０ ｒ ｓｏ ｃ 该 由基 带控 制器 、 闪式存 储 器 、 Ｂ ３ ３ １２无 线 电 收发 器 ３个 芯 片 组成 ． 同时 支 持数 据 和 语 音 的 传递 ， 快 Ｐ Ａ １０ ／ 其
的 不必要 麻烦 ．
接 收机 的微控 制 器 收到 的信 息理 论上 应 和发 射机 指 令 编码 数据 相 同 ， 由于 数据 在 传 输 过 程 中经 由 但
射 频无线 传输 ， 更有 可 能 因干 扰 等原 因出现误 码 ， 得 接 收 到 的 信 息 与发 送 方 的信息 不 一 致 ， 就 需 要 再 使 这 次对 收 到的编 码信 息 进行 纠 错处 理 ． 系统对 开关 量 信息 采 取 加 大 码 组 间 汉 明距 离 的方 法 增 加 其 纠 错 能 本 力 ， 减小 误 码 的影 响 ． 收 机 的组成 逻辑 如 图 ２ 来 接 ．
中 ， 而实 现家居 的智能 化 ． ］ 从 ¨
蓝 牙 （ ｌ ｔ ｔ） Ｂｕ ｏ ｈ 技术 是一 种近距 离无 线通信 的标 准 ， 以实 现 多种 智 能设 备 的无 线互 连 ， 持 数据 传 ｅｏ 可 支 输和语 音通讯 ， 已成 为世界 上人 们普遍 关 注的热 门通 信 技 术 ． 牙使 用 ２ ４Ｇ ｚＩＭ（ 业 、 蓝 ． Ｈ Ｓ 工 科学 、 医疗 ） 全 球 通 自由波段 ， 最高数 据传 输速 率 １ ｂ ｓ传输距 离为 １ 在 增 加 发 射 功率 的情 况 下 可达 到 １０ｎ． 牙 Ｍ ／， ０ｍ， ０ １蓝 技 术与其 它类 似技术 相 比较 ， 具有低 成本 、 更 低功 耗 、 积 小 、 对 多 点 连接 、 音 与数 据 混合 传 输 以及 高 体 点 语 抗 干扰能力 等优 点 ． ］ 文 主要讨 论如 何利用 无线蓝 牙 技术构 建 一个 小型 的微微 网 ， 家居 内部 的所有 电 １本 ２ 将
Ｏ 引 言
近年来 ， 随着人们 生 活水平 的不 断提 高 ， 家居 面积 也越 来 越 大 ， 别 是 高档 住 宅小 区的建 设 规模 不 断 特 扩大 ， 住宅 内的家用 电器种 类 以及照 明装 饰灯具 也越来 越多 ， 控制 这 些设 备的开关 通 常是安装 在墙 上 固定
位 置 ， 给使用 带来 了诸 多不便 ． 这 因此 利用微 电子 技术实 现智 能化 家居 是 当今控 制系统 没计 中一个 热 门课
开关 ， １表示 对应 的 电器 开关 接 通 ，０ 表示 关 闭 ． “” “” 指令 信息 在 一 帧 中重 复 发送 ３次 指令 码共 ６个 字节 ， 其 目的是 增加 其抗 干扰 能 力 ． 收机 在对该 信 息解码 时 ， 收 到 的这 ３组码 中只要有 一组 码 的误 码没 有 超 出 接 接 可纠错 的范 围 ， 即可 正确 执行 相 应 动作 ． 不必 再 等待 接 收下 帧数 据 ， 减少 延迟 时 间 ． 可 最后 ２个 字节 用 于 汉 明校验 ， 增强 其 纠错 能力 ．
嚣囤
蓝 牙模 块
Ｒ０ Ｋ １ ０ｌ
微 控 制 器
Ｃ８ ０５１ Ｆ０２０
图 １ 主控 设 备 连 接 逻 辑
其工 作原 理是 ： 先接 通 主控 发射 器 的 电源 ， 灯 闪亮 表 示 发 射 系统 处 于 通 电状 态 ． 后 系 统 自动搜 首 红 然 索其 周 围的所 有 网 内的蓝 牙从 设 备 ， 同时 和从设 备建 立 连 接 ， 接 的 实 际状 态 可 以在 液 晶 显示 器上 显 示 ， 连
（． 苏广播电视大学 １江 武 进 学 院 ； ． 苏城 市 职 业 学 院 ２江 武进 校区 ， 苏 江 常 州 ２ ３６ ） １１１
摘
要 ： 用 蓝牙 技 术 的短 距 离 无 线 通 信 功 能 ， 建一 个 小 型 的 微 微 网 ， 家 居 内 部 的 所 有 电 器 组 合 在 一 起 ， 过 主 、 设 使 构 将 通 从
信 号灯 系统 ， 色信号 灯 为 电源指 示 灯 ， 色 信号灯 为 建 立 连接 指 示 灯 ， 红 绿 以及 用于 生 成指 令 的键 盘 系 统 和 液 晶显示模 块 ． 牙 模 块 使 用 Ｒ Ｋ ０ ０ ７芯 片 用 于 完 成 无 线 发 射 任 务 ， ８５ Ｆ２ 蓝 Ｏ １ １０ Ｃ ０ １０ ０单 片 机 通 过 串 口与 Ｒ Ｋ ０ ０７连接 ． Ｏ １ １０ 在实 际使 用 时 ， 它 设计 成一 种手 持式 的无 线 遥控 发 射机 ， 将 采用 电池供 电方 式 ， 因此 整个 电路具 有体 积小 、 电量低 、 作 方便 等 特点 ． 耗 操 无线 遥控 系统 中发 射机 的组 成逻 辑如 图 １ 示 ． 所